[發(fā)明專利]激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-12-26
• 公開（公告）號: CN115961278A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟令光;劉二勇;胡永琪;余西龍;李博
• 申請（專利權(quán)）人: 連云港倍特超微粉有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F9/08;B22F1/18;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/58
• 代理公司: 石家莊旭昌知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 13126
• 代理人: 夏乃雪

本發(fā)明提供了一種激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉及其制備方法和應(yīng)用，激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉包括鐵基合金以及彌散在鐵基合金內(nèi)的微納粉體；微納粉體包括碳化鎢、碳化鉻、碳化硅、氧化鉻、氧化鋯、氮化釩、氮化硅中的至少一種；微納粉體的平均粒徑為50?400nm；微納粉體占激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉的質(zhì)量百分比為0.5～20.0％。本發(fā)明的激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉將預(yù)制的增強(qiáng)相微納粉體包裹于基礎(chǔ)材料鐵基合金中，有助于激光熔覆涂層中增強(qiáng)相與基礎(chǔ)材料鐵基合金的結(jié)合度，充分發(fā)揮其增強(qiáng)和耐磨作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光加工材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉及其制備方法，以及上述激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉的應(yīng)用。

背景技術(shù)

激光熔覆作為一種新興的、快速發(fā)展的表面工程技術(shù)，在表面改性、強(qiáng)化、再制造等方面獲得了廣泛應(yīng)用。相比熱噴涂、等離子熔覆等技術(shù)，激光熔覆不僅與基材形成了冶金結(jié)合，還避免了高熱輸入對基材造成嚴(yán)重的熱影響。尤其是，隨著高速、超高速熔覆技術(shù)的興起，激光熔覆更是被稱為“激光噴涂”，既保留了常規(guī)熔覆的冶金結(jié)合優(yōu)勢，還兼具熱噴涂技術(shù)低粗糙度表面的優(yōu)勢，引起了更多關(guān)注。眾多研究人員紛紛開拓激光熔覆的應(yīng)用場景，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。

要獲得高性能熔覆層，離不開熔覆設(shè)備的進(jìn)步和相對應(yīng)的新型熔覆材料的應(yīng)用。目前，鐵基合金、鎳基合金熔覆微粉已廣泛應(yīng)用于液壓支架、軋輥等零部件的表面熔覆強(qiáng)化，取得了優(yōu)異的使用效果。相比金屬材料，復(fù)合材料、尤其是金屬基復(fù)合材料因其兼具金屬優(yōu)異的力學(xué)性能和增強(qiáng)相(一般為陶瓷相)的高硬度和高耐磨等性能而受到廣泛關(guān)注。例如，Ni-60wt.％WC復(fù)合粉體已在鉆探裝備強(qiáng)化方面獲得了成功應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。然而，過大的WC增強(qiáng)相難以進(jìn)行切削、磨制等機(jī)加工，限制了其在精密部件的應(yīng)用。

一般來說，隨著復(fù)合材料中增強(qiáng)相的尺寸越小，相應(yīng)材料的力學(xué)性能將得到明顯優(yōu)化。因此，納米增強(qiáng)復(fù)合材料、微納增強(qiáng)復(fù)合材料已在固態(tài)法、液態(tài)法、噴涂噴射沉積法和原位復(fù)合法所制備的塊體復(fù)合材料中獲得了廣泛應(yīng)用。然而，微納、尤其納米尺度增強(qiáng)強(qiáng)存在表面活性高，易團(tuán)聚、粘附等問題，不用滿足現(xiàn)有熔覆過程的送粉要求。因此，如能開發(fā)新型復(fù)合材料微粉，有望進(jìn)一步推進(jìn)激光熔覆技術(shù)進(jìn)步。

為了獲得高性能激光熔覆復(fù)合材料熔覆層，專利申請CN202210928114.7公開了一種激光熔覆用合金粉是一種混合物，其重要成分是司太立3(Stellite3)硬質(zhì)合金微粉，還包括了銅粉和鈦碳化硅(Ti3SiC2)陶瓷微粉等，在提高耐磨性、降低摩擦系數(shù)的同時，還提高了抗高溫氧化性。專利申請CN202010449993.6公開了一種在銅及銅合金表面激光熔覆制備銅基金剛石顆粒增強(qiáng)復(fù)合涂層，將鉻/銀雙鍍層金剛石顆粒與紫銅粉物理混合，用于激光熔覆操作。這種將不同微粉進(jìn)行物理混合方法，受送粉流動性要求和混合均勻性的要求，對摻混的改性微粉有最小粒徑限制，很難實(shí)現(xiàn)對改性微粉用量和均勻性的有效調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉，采用本發(fā)明的激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉的激光處理的表面耐磨性能好。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉，所述激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉包括鐵基合金以及彌散在鐵基合金內(nèi)的微納粉體；所述鐵基合金中各元素質(zhì)量百分比為：C，0.5～1.5％；Si，0.2～1.2％；Cr，2.0～12％；Mo，3.0～10.0％；Mn，0.2～3.0％；Ni，0.2～5.0％；余量為Fe；所述微納粉體包括碳化鎢、碳化鉻、碳化硅、氧化鉻、氧化鋯、氮化釩、氮化硅中的至少一種；所述微納粉體的平均粒徑為50-400nm；所述微納粉體占所述激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉的質(zhì)量百分比為0.5～20.0％。

進(jìn)一步的，所述激光熔覆用核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉的粒徑為10～100μm。